專利名稱：一種燃機電站機電一體化控制裝置的制作方法
一種燃機電站機電一體化控制裝置，它適合于做各種燃氣輪機或高技術(shù)水平發(fā)電站的控制裝置，特別適合于需要無人或少量人管理的電站的使用。
迄今無止，燃氣輪機電站(或其他燃氣輪機組)的控制均為“燃機控制”及“電機控制”兩個部分，它們各自分別控制調(diào)節(jié)，輸出功率隨負荷變化而變化。由于負荷是隨時在變化的，為了隨時適應(yīng)負荷變化，需要分別各自跟蹤調(diào)節(jié)，有的系統(tǒng)用一套凸輪機構(gòu)來協(xié)調(diào)各個調(diào)節(jié)參數(shù)。因燃氣輪機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求很高，因而國外少數(shù)廠商控制了“燃調(diào)”的技術(shù)。近年來，“燃調(diào)”開始采用了單板機，例如GE公司的MK-Ⅳ燃調(diào)就是使用了三個80C86單板機。無論是電調(diào)或燃調(diào)都是通過液壓伺服系統(tǒng)完成發(fā)動機調(diào)節(jié)操作。機組的控制環(huán)節(jié)甚多，改用的控制辦法是各個單元各自設(shè)定一個控制值，每當(dāng)負荷或外界條件變化引起偏離這個值時，各自的單調(diào)系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)相應(yīng)部位動作，調(diào)節(jié)執(zhí)行器使之達到新的平衡狀態(tài)。由于各個調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)互不相關(guān)，遇到復(fù)雜情況時不能整體隨機協(xié)調(diào)操作，因而不能做到整體最佳狀態(tài)控制，遇到復(fù)雜的情況只能人工手動操作，由人按照當(dāng)時的實際情況協(xié)調(diào)各個操作環(huán)節(jié)，否則機組有可能因某項操作值達到最大允許值而使機組出現(xiàn)“保護停機”。同時，由于控制是分散的，在多臺機組組成電站時，其各機組間的協(xié)調(diào)也需用人工進行，調(diào)整復(fù)雜而且困難。由于控制柜需放入控制室中，控制柜與燃氣輪機以及發(fā)電機之間的連線很多，用硬邏輯方法進行控制，其邏輯交會點數(shù)目與輸入線和輸出線的乘積成正比。數(shù)量隨控制的復(fù)雜成度急巨增加，可靠性下降。既給維修增加了難度，也加大了電站搬遷時的拆裝的工作量。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種機電一體化的燃氣輪機電站機一體化控制裝置。它對燃氣輪機、發(fā)電機以及其它輔助設(shè)備進行統(tǒng)一控制，簡化控制室結(jié)構(gòu)，提高控制精度。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖如附

圖1所示，它有燃氣輪機、發(fā)電機以及輔助設(shè)備的控制執(zhí)行元件組(3)，系統(tǒng)參數(shù)測量元件組(4)和中央控制計算機(5)，其特征在于在燃氣輪發(fā)電機組近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)，控制執(zhí)行元件組(3)中的每一個執(zhí)行元件都有一個插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)中的執(zhí)行適配模塊(7)與之相連，組成一個控制執(zhí)行單元，參數(shù)測量元件組(4)中的每一個測量元件都有一個插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)中的測量適配模塊(8)與之相連，組成一個測量執(zhí)行單元，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)通過串行通訊接口與中央控制計算機(5)相連。
在附圖1中，還有燃氣輪發(fā)電機組(1)和輔助設(shè)備(2)。
本發(fā)明采用由一個執(zhí)行元件配一個插入工業(yè)控制介面(RTU)(6)中的執(zhí)行適配模塊構(gòu)成一個控制執(zhí)行單元，該單元只完成一個特定的工作。如燃氣輪機的功率狀態(tài)控制執(zhí)行單元，它只完成對燃氣輪機燃料計量閥大小的控制，而燃氣輪機的進氣量控制單元只調(diào)節(jié)進氣道中的導(dǎo)向葉片。同樣，由一個測量元件配一個插入RTU(6)中的測量適配模塊構(gòu)成一個系統(tǒng)參數(shù)測量單元，每一個測量單元只完成系統(tǒng)中某一處的一個特定物理量的測量。如燃氣輪機排氣溫度測量單元就只是由放入排氣道中的一個熱電偶加上插入RTU(6)中的一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換測量適配模塊組成，它們都只完成單一的基礎(chǔ)功能。中央控制計算機(5)通過串行通訊接口輸出不同的地址通選指令，通過RTU(6)選通不同的控制適模塊(7)和測量適配模塊(8)，進而計算機可以發(fā)送命令讓控制執(zhí)行元件組(3)中的執(zhí)行元件動作或是接收測量元件組(4)中的測量元件傳來的已數(shù)字化了的所測物理量，而所有的控制策略都決定于軟件。計算機通過測得的系統(tǒng)參數(shù)和操作人員的輸入，用軟件進行決策，發(fā)出相應(yīng)的控制命令。一方面它可以測量很多的系統(tǒng)參數(shù)(只要插入相應(yīng)的測量元件和測量適配模塊，就可以擴充測量范圍，而且可插入測量如象用電系統(tǒng)參數(shù)這樣的測量單元)，另一方面，它的軟件決策程度可以是如象專家系統(tǒng)的程序。用軟件對燃氣輪機和發(fā)電機進行綜合控制，可以協(xié)調(diào)燃氣輪機與發(fā)電機之間的關(guān)系，可大大減少某項操作單項達到最大允許值而發(fā)生“保護停機”的情況。此外，計算機的運算速度快，測量的系統(tǒng)參數(shù)多，可以用較復(fù)雜、精確的決策策略進行控制，有很高的控制精度，能使系統(tǒng)運行在最佳工作狀態(tài)。由于安放于控制室中的只是中內(nèi)控制計算機(5)，RTU(6)就近放置于機組近旁，RTU(6)與中央控制計算機(5)之間只有一根串行通訊電纜相連，控制室搬遷時的拆裝非常方便，也容易維護。
本發(fā)明的所有設(shè)備全都可以使用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，如各種控制執(zhí)行元件、測量元件及相應(yīng)的適配模塊都是固態(tài)組件。只要配接不同規(guī)格的控制執(zhí)行元件和測量元件，并稍稍修改一下控制軟件，就可以適配各種規(guī)模的電站，而且可以只用擴充RTU的數(shù)目和控制執(zhí)行單元及參數(shù)測量單元的數(shù)目就可以對多臺燃氣輪發(fā)電機組(1)進行群控。
本發(fā)明可以用兩套相同的裝置對同一燃氣輪發(fā)電機組(1)進行控制。一套裝置處于主控狀態(tài)，另一套裝置處于監(jiān)控狀態(tài)，通過比較器對兩裝置的輸出結(jié)果進行比較，如果處于主控運行的裝置發(fā)生故障時，可以進行在線切換，讓處于監(jiān)控狀態(tài)的控制裝置轉(zhuǎn)為主控態(tài)運行，而對有故障的裝置進行檢測和維修。一般情況下，故障裝置發(fā)生的多為軟故障，只須進行復(fù)位和重新起動即可排除。使用雙機運行可大大提高整個機組的運行可靠性。
本發(fā)明中的RTU(6)就近放置于機組(1)近旁，各個控制執(zhí)行元件和測量元件都只引線到RTU(6)處。一般的RTU(6)有16或32個插槽，如果插槽數(shù)不夠，可以用多個RTU串聯(lián)，這樣可使交合點相應(yīng)減少，控制連線也可以簡化。
權(quán)利要求
1.一種燃機電站機一體化控制裝置，它有燃氣輪機、發(fā)電機以及輔助設(shè)備的控制執(zhí)行元件組(3)，系統(tǒng)參數(shù)測量元件組(4)和中央控制計算機(5)，其特征在于在燃氣輪發(fā)電機組近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)，控制執(zhí)行元件組(3)中的每一個執(zhí)行元件都有一個插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)中的執(zhí)行適配模塊(7)與之相連，組成一個控制執(zhí)行單元，參數(shù)測量元件組(4)中的每一個測量元件都有一個插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)中的測量適配模塊(8)與之相連，組成一個測量執(zhí)行單元，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)通過串行通訊接口與中央控制計算機(5)相連。。
全文摘要
一種燃機電站機電一體化控制裝置，它適合于做各種燃氣輪發(fā)電站的控制裝置，特別適合于需要無人或少量人管理的電站的使用。它由燃氣輪發(fā)電機組、輔助設(shè)備和機電一體化的單元(包括執(zhí)行元件、測量元件、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面以及插于其中的各種適配模塊和中央控制計算機)組成。中央控制計算機控制測量各種系統(tǒng)參數(shù)和接收操作人員的輸入，用軟件進行決策，對機組行綜合控制，可以協(xié)調(diào)命令，使系統(tǒng)運行在最佳工作狀態(tài)。
文檔編號G05B15/00GK1051988SQ8910841
公開日1991年6月5日 申請日期1989年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月11日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗廠